Slechte Astronomie

Vierkante rookringen blazen

2024

Mijn vriendin Dianna Cowern - ook bekend als NatuurkundeMeisje — is een wetenschapscommunicator die prachtige video's maakt die coole fysieke verschijnselen demonstreren. Soms zijn het simpele maar verbijsterende hersenkrakers, zoals wat er met het waterniveau gebeurt als je een steen van een boot gooit, of waarom een spiegel naar links en rechts omkeert, maar niet op en neer (hint: het is omdat het ook niet doet).

En soms gaan ze over veel complexere onderwerpen, zoals: wervelingen in zwembaden (serieus, kijk die eens). Vortices zijn ronddraaiende vloeistoffen, die zowel vloeistoffen als gassen omvat - alles wat kan stromen - en de fysica achter bewegende vloeistoffen, hydrodynamica genaamd, is zeer complex. Het is een van de meest complexe onderwerpen in de natuurkunde (voeg er magnetisme aan toe en kijk hoe de hoofden van natuurkundigen ontploffen).

Maar wat raar is, is dat de complexiteit zich soms verhult in bedrieglijke eenvoud. Je hebt bijvoorbeeld een miljoen keer water door een afvoer zien stromen, of time-lapse-video's van orkanen vanuit de ruimte. Dit zijn draaikolken, en ze lijken niet zo ingewikkeld, toch? Ja nee. Ze zijn wiskundig belachelijk moeilijk te achterhalen.

En dat brengt me bij een prachtige video die Dianna net heeft uitgebracht over rookringen. Er is een vrij eenvoudig apparaat, een vortexkanon genaamd, dat constant luchtwervelingen kan uitblazen, en als je een beetje rook toevoegt, krijg je, nou ja, rookringen. Hun beweging is al behoorlijk ingewikkeld, maar dan zij (en wiskunde communicator Grant Sanderson van 3Blue1Brown ) maakte het gelijk meer dus. Ze stellen een behoorlijk interessante vraag:

Wat gebeurt er als je een vierkante opening over het kanon plaatst? Wat gebeurt er met de rookringen?

Oké, denk er eerst even over na. Vervolgens Bekijk de video . Het antwoord is extreem koel:

Zoals je kunt zien in zijn video, zijn de dingen in de echte wereld veel VEEL gecompliceerder dan de eenvoudige uitleg die ik hier geef, vooral als je turbulentie toevoegt (wat belachelijk ingewikkeld is), veranderingen in de lucht voor de ring ( zoals dichtheid, beweging, temperatuur en meer), en onvolkomenheden in de opening van het vortexkanon. En ik vraag me af: zou je meer coherente, duurzamere ringen krijgen als je heteluchtringen in koude omgevingslucht blaast, of koude in warme lucht? Wat als je veel dichtere lucht zou gebruiken (zoals, laten we zeggen, zwavelhexafluoride , en oh mijn ja doe je wilt op die link klikken ) of lichtere lucht (zoals helium)?

Ik heb natuurlijk een vortexkanon nodig. En toegang tot een chemisch lab. En een goede camera. En meer hersens in de mix.